钢液中凝聚态夹杂物表面粘附作用机理研究

钢液中夹杂物大多以凝聚态形式存在,通过建立凝聚态夹杂物粘附模型,研究了凝聚态夹杂物之间及其与耐材表面之间的粘附机理。结果表明:凝聚态夹杂物间粘附力数量级在10-5N,且粘附力随夹杂物与弯月面接触角、钢液表面张力增大而增大。不同尺寸凝聚态夹杂物粘附时,粘附力随夹杂物间距增大而减小,随两夹杂物半径差的增大而增大;同尺寸凝聚态夹杂物发生粘附时,粘附力比同条件下不同尺寸夹杂物间粘附力显著减小,最大值为不同尺寸夹杂物间粘附力的0.56倍。凝聚态夹杂物与耐材表面间的粘附力随液桥与耐材表面接触角、夹杂物与壁面间距增大而减小,随凝聚态夹杂物动力半径与弯月面弧所在圆的半径之差、钢液表面张力增大而增大。分析结果对研究钢液中夹杂物物理吸附过程具有一定指导作用。

钢液中凝聚态夹杂物碰撞聚合能力分析

钢液中夹杂物间的物理碰撞是微细夹杂物凝聚长大并上浮去除的基础。基于模糊聚类法对夹杂物尺寸分组,并计算凝聚态夹杂物的碰撞聚合能力。研究结果表明:在一定温度、时间内,粒径小于1μm球形夹杂物组成的凝聚体其布朗碰撞聚合能力与其粒径成反比;粒径为1~100μm球形夹杂物组成的凝聚体,其斯托克斯和湍流碰撞聚合能力均与凝聚体致密度成反比,与发生碰撞的2个凝聚体的尺寸差、钢液搅拌能成正比;斯托克斯碰撞主要发生在粒径为1.00~1.25和10~25μm、1.00~1.85和25~30μm、1~5和30~50μm、1.0~16.5和50~1 000μm的球形夹杂物组成的凝聚体之间;湍流碰撞主要发生在粒径为1~100和1~10μm球形夹杂物组成的凝聚体之间;二者共同作用的区域是粒径为50.8~100.0μm和小于1μm球形夹杂组成的凝聚体之间。

应用分形理论研究钢液中固态夹杂物的凝聚及上浮特性

应用分形理论探讨了钢液中凝聚态夹杂物的性质、凝聚规律及上浮特性。结果表明:两个源碰撞夹杂物颗粒碰撞连结的方式不同,所生成的新凝聚态夹杂物颗粒的形貌特征和分形维数就可能存在较大差异;带有分形特征的凝聚态夹杂物的上浮速度要小于等体积三维球状实体夹杂物的上浮速度;新生凝聚态夹杂物的分形维数相对源碰撞夹杂物较小,所以对凝聚成的大尺寸夹杂物颗粒要对其加强重构,使其变得致密,增大其分形维数,有利于提高其上浮速度;分形维数的测定可以更精确地定量描述夹杂物的形貌特征,完善夹杂物检测的标准。